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KR100283346B1 - 디스플레이 장치 및 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 구동 방법 Download PDF

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KR100283346B1
KR100283346B1 KR1019950036712A KR19950036712A KR100283346B1 KR 100283346 B1 KR100283346 B1 KR 100283346B1 KR 1019950036712 A KR1019950036712 A KR 1019950036712A KR 19950036712 A KR19950036712 A KR 19950036712A KR 100283346 B1 KR100283346 B1 KR 100283346B1
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thin film
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코야마준
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나카자와미사코
니시다케시
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야마자끼 순페이
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

능동 매트릭스 타잎 액정 디스플레이 장치에서, 신호선 및 주사선은 투명 기판상에 매트릭스 형태로 교차된다.
박막 트랜지스터 및 투명 픽셀 전극은 각 교차 부분에 배치된다. 액정은 투명 기판 및 또다른 투명 기판간에 삽입된다. 중앙 픽셀 전극 및 상기 중앙 픽셀 전극을 둘러싸는 주변 픽셀 전극이 각 픽셀 영역에 배열된다. 픽셀 영역이 동적 영상 디스플레이에서 움직임(movement)을 가질때, 전계가 주변 픽셀 전극에 의해 액정에 인가된 후, 전계는 원하는 지연 시간으로 중앙 픽셀 전극에 의해 액정에 인가된다.

Description

디스플레이 장치 및 구동 방법
제1도는 제 1 실시예를 따른 픽셀 영역의 정면도.
제2a도 및 2b도는 픽셀 전극의 단면도로서, 제2a도는 액정 분자의 응답(response)을 도시한 도면이고 제2b도는 전기력선을 도시한 도면.
제3도는 인가 전압 및 이 전압에 응답하여 액정 분자의 전극으로부터의 돌출 길이(protrusion length)간의 관계성을 도시한 도면.
제4a도 및 4b도는 제 2 실시예를 따른 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치를 도시한 도면.
제5도는 이동 검출 시스템을 도시한 도면.
제6a도 및 6b도는 제 3 실시예를 따른 픽셀 영역의 정면도 및 단면도.
제7a도 및 7b도는 픽셀 영역의 단면도로서, 제7a도는 전기력선을 도시한 도면이고, 제7b도는 액정 분자의 응답을 도시한 도면.
제8도는 제 3 실시예의 수정된 버젼에서 픽셀 전극을 도시한 정면도.
제9도는 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치를 도시한 도면.
제10도는 종래 픽셀 매트릭스를 도시한 도면.
제11도는 구동 회로를 갖는 능동 매트릭스를 도시한 도면.
제12a도 내지 12c도는 종래 능동 매트릭스에 대한 구동 파형을 도시한 도면.
제13도는 TN 액정의 트랜스미턴스-인가 전압 특성을 도시한 도면.
제14a도 및 14b도는 TN 액정의 응답을 도시한 도면.
제15a도 및 15b도는 종래 픽셀 전극을 갖는 액정 분자의 응답을 도시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
101, 102, 112, 113 : 픽셀 전극
103, 104 : 픽셀 박막 트랜지스터
105, 106 : 주사선
107, 108 : 신호선
110, 111 : 트랜스패런트 기판
114 : 액정 분자
[발명의 배경]
1. 발명의 분야
본 발명은 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 동작 속도가 개선된 능동 매트릭스 액정 장치 및 이를 구동하는 방법에 관한 것이다.
2. 관련기술의 설명
종래, CRT(음극선관) 디스플레이가 가장 보편적으로 사용되는 디스플레이 장치이다. CRT 디스플레이가 진공 유리관을 이용하고 고전압으로 전자를 가속하기 때문에, CRT 디스플레이는 용량이 크며, 무게가 많이 나가고 전력 소모가 큰 문제점이 있다. 따라서, 플라즈마 또는 액정을 이용하는 플랫 패널 디스플레이 장치가 현재 개발중에 있다.
액정 디스플레이장치는 디스플레이를 온/오프하는데, 즉 액정 물질이 분자축과 평행하게 그리고 수직인 방향에서 서로다른 유전 상수를 갖는다는 점을 활용하여 분산되는 광량, 전송 광량 도는 광의 편광을 제어하므로써 디스플레이를 밝게하거나 어둡게 한다. 통상적으로 사용되는 액정 물질은 TN(트위스트 네마틱(twisted nematic) 액정, STN (슈퍼 트위스트 네마틱(super twisted nematic)) 액정, 강유전체 액정(ferroelectric liquid crystal) 등이다.
특히, 최근에 각종 타잎의 액정 디스플레이장치중세서 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치가 폭넓게 사용되고 있다.
제 10 도는 종래 능동 매트릭스 액정 디스플레이장치를 도시한 것이다. 이 능동 매트릭스 액정 디스플레이장치에는, 신호선(1001 내지 1003) 및 주사선(1004 내지 1006)이 매트릭스 형태로 제공되고 박막 트랜지스터(TFTs)(1007 내지 1010)가 이들 선의 교차부에 배치된다. TFTs(1007 내지 1010)의 소스 전극은 신호선(1001 내지 1003)에 접속되고 TFT(1007 내지 1010)의 게이트 전극은 주사선(1004 내지 1006)에 접속된다. TFTs(1007 내지 1010)의 드레인 전극은 유지 캐페시터(retaining capacitors)(1016 내지 1019)와 픽셀 영역의 각 액정 셀(1012 내지 1015)에 제공되는 픽셀 전극(도시되지 않음)에 접속된다.
픽셀용 주변 구동 회로를 형성하는 두가지 방법이 있다. 첫번째 방법에서, 주변 구동 회로는 단결정 실리콘 트랜지스터 집적 회로를 이용하여 형성된다. 두번째 방법에서, 주변 구동 회로는 폴리실리콘 TFTs 로 형성되고 동일한 유리 기판상에 능동 매트릭스와 함께 제공된다. 첫번째 방법에서, 구동 회로는 TAB(tape automated bonding) 또는 COG(chip on glass)에 의해 능동 매트릭스에 접속된다. 두번째 방법에서, 구동 회로는 TAB 또는 COG 에 의해서가 아니라 기판상의 금속 배선을 통해서 능동 매트릭스에 접속된다.
제 11 도는 주변 회로를 갖는 종래 매트릭스 패널 및 픽셀 매트릭스를 도시한 것이다. 픽셀 매트릭스(1101)의 픽셀들은 신호선(1102) 및 주사선(1103) 각각을 통해서 신호선 구동회로(1104) 및 주사선 구동회로(1105)에 접속된다.
제 12a 도 내지 12c 도는 TFT 의 전극에 인가된 전압 파형을 도시한 것이다. 제 12a 도에서 전기 신호 VS는 신호선을 통해서 TFT 의 소스 전극에 인가된다. 제 12b 도에서, 전기 신호 VG는 게이트 전극에 인가된다. 따라서, 제12c도의 전압 VD 은 드레인 전극에서 발생한다.
N-채널 타잎 TFT 에서, 고 (positive) 전압이 게이트 전극에 인가될 때, TFT는 턴온되고 소스 및 드레인 전압은 서로 동일하게 된다. 따라서, 신호선상의 전압은 유지 캐페시터(retaining capacitor)에 기억된다. 이제, 저 (negative) 전압이 게이트 전극에 인가될 때, TFT 는 턴오프되고 소스 및 드레인 전극은 서로 절연되어 오픈 상태(open state)가 된다. 따라서, 유지 캐페시터의 전압은 TFT 가 다음 시간에 턴온될 때까지 기억되는데, 그것은 새로운 기록을 야기시킨다.
대향 전극 및 픽셀 전극의 전압간의 차이는 이들 전극간에 삽입된 액정셀(1012 내지 1015) 각각에 인가된다 (제 10 도 참조). 액정셀의 광 편광 특성은 상기 차동 전압에 따라서 변화된다. 편광판을 통과함으로써, 결과적으로 투과율(transmittance) 변화가 초래되어서 디스플레이를 밝게하거나 어둡게 한다.
종래 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치는 주로 TN 액정을 이용하는데, 왜냐하면 이 TN 액정의 가격이 낮고 배향 제어(orientation control)가 용이하기 때문이다. 편광판를 통과함에 따라서, TN 액정은 제 13 도의 투과율-인가 전압(V) 특성을 갖는다. 비교적 완만한 기울기로 인해, 이 투과율-인가 전압 특성 곡선은, 인가 전압에 의한 제어로 점진적 디스플레이(gradational display)를 가능하게 한다. 그러나, TN 액정은 인가 전압과 관계하여 저속 응답한다. 일반적으로, TN. 액정에서, 그레데이션 레벨이 블랙에서 화이트 또는 그 반대로 변화될 때 10 ms 내지 수십 ms의 응답 지연이 초래된다(제 14 도 참조).
하나의 디스플레이 픽셀에서, 그레데이션 레벨은 블랙에서 화이트로 변화되며, 디스플레이 픽셀의 중앙 부분의 그레데이션 레벨이 우선 변화되고 주변부의 그레데이션 레벨이 지연되어 변화되는 것이 관찰되었다. 이것은 픽셀 영역의 액정의 중앙부분 및 주변부분이, 전계가 인가될 때 응답 시간에서 차이를 갖는 현상에서 비롯된다.
이 현상을 설명하기 위하여, 제 15a 도 및 15b 도는 전압이 액정에 인가될 때 종래 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치에서 액정 분자(1569) 및 전기력선(1510)의 상태를 도시한다. 제 15a 도에서, 액정셀은 한쌍의 유리기판(1501 및 1502) 및 한쌍의 투명 전극(1507 및 1508)을 갖고, 액정 분자는 투명 전극(1507 및 1508)간에 전계를 인가하므로써 정렬된다. 제 15b 도에서, 제 15a 도의 경우의 투명 전극(1507 및 1508)간의 전기력선이 도시된다. 한쌍의 편광판 사이에 제 15a 도의 구성을 삽입하므로써, 액정 디스플레이 장치의 가장 간단한 형태가 얻어질 수 있다. 도시된 구성 요소 이외에 실제로 존재하는 배향(정렬)막 및 스위칭 TFTs 는 제 15a 도 및 15b 도에 생략되어 있다.
전계가 픽셀 전극(1507 및 1508)에 의해 인가될 때, 액정 분자(1509)는 자신의 배향을 변화시켜 균일하게 전계와 평행이 되도록 한다. 따라서, 액정을 통과하는 광의 편광 상태는 변화된다. 이 상태에서, 픽셀의 주변부분에서, 경계변(1500)의 픽셀 측면 상의 액정 분자(1509)는 자신의 배향을 변화시키도록 동작하지만, 상기 경계면(1500)의 대향측상의 액정 분자는 자신의 배향을 유지시키는 경향이 있다. 따라서, 경계면(1500)에 가까운 픽셀 측면 영역내 액정은 픽셀의 중앙 영역내 액정의 응답 속도보다 느리게 된다.
종래 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치는 CRT 디스플레이의 화질보다 우수하거나 동등한 정지(static) 영상을 디스플레이하지만, 액정의 응답 지연으로 인해 CRT 디스플레이의 화질과 같은 화질로 동(dynamic)영상을 디스플레이할 수는 없다. 이 문제는 실제로 동영상을 디스플레이할 때 저속 이동(slow movement)으로 관찰되고, 고속 색조 변화(fast hue variation) 발생시 부자연스런 디스플레이로 관찰된다.
[발명의 요약]
상기 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명에서는 픽셀 전극을 중앙 픽셀 전극 및 주변 픽셀 전극으로 분할한다.
영상이 움직임을 포함할 때, 대응하는 픽셀 부분 내의 주변 픽셀 전극은, 중앙 픽셀 전극이 구동될 때 인가 전압에 따라 액정 물질의 응답을 가속화하도록, 미리 구동된다. 즉, 응답하는데 보다 긴 시간을 필요로 하는 주변 픽셀 영역에 인접한 영역내 액정이 미리 응답하도록 된 후, 중앙 픽셀 영역의 액정이 응답하도록 한다. 따라서, 픽셀(전극)의 전체 액정이 거의 동시에 고속으로 응답하는 것으로 보여진다. 이동부분은, 프레임 메모리로 비디오 신호를 지연시켜 지연되기 전과 후의 비디오 신호 데이타를 서로 비교함으로써 검출된다. 이것이 동영상(동적 영상)을 정확하게 디스플레이하게 한다.
본 발명에 따르면, 투명 기판상에 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과, 각 교차부에 배치된 TFT 및 투명 픽셀 전극과, 투명 기판 및 다른 투명 기판간에 삽입된 액정 물질 및 상기 액정 물질에 전압이 인가되므로써 실행되는 디스플레이를 구비한 능동 매트릭스 액정 디스프레이가 제공되는데, 여기서 상기 투명 픽셀 전극은 주사선 및 신호선에 의해 둘러쌓인 픽셀 영역의 거의 중앙에 위치된 제 1 픽셀 전극 및 상기 제1 픽셀 전극의 적어도 양측면을 둘러싸는 형상으로 된 제 2 픽셀 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 1 픽셀 전극은 서로 상이한 제 1 및 제 2 TFTs 에 각각 접속되고 제 1 및 제 2 TFTs 는 서로 다른 신호선 및 서로 다른 주사선에 접속된다.
제 1 도는 상기 구성을 도시한 것인데, 즉 신호선(107 및 108), 주사선(105 및 106), 이들 신호선 및 주사선에 접속된 TFTs(103 및 104) 및 투명 전극이고 TFTs(103 및 104)에 접속된 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)을 도시한다. 제 1 도에서, 픽셀 전극 영역은 제 1 및 제 2 픽셀 전극에 각각 대응하는 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)으로 구성된다.
동(동적) 영상 디스플레이시, TFT(104)는 턴온되어 주변 픽셀 전극(102)에만 전압을 인가한다. 원하는 지연과 함께, TFT(103)는 턴온되어 전압을 중앙 픽셀 전극(101)에 인가한다.
주변 픽셀 전극(102)이 중앙 픽셀 전극(101)의 주변의 약 3/4 을 둘러싸기 때문에, 픽셀 영역 주변에 인접한 액정의 약 3/4이 응답하고 나서 픽셀 영역의 중앙부내 액정은 지연되어 응답한다.
픽셀 영역의 주변부내 액정에 의해 영향을 받아서, 픽셀 영역의 주변부에 인접한 액정은 저속 동작한다. 상기 동작과 동작 타이밍의 적절한 조정에 의해, 전체 픽셀 영역의 액정은 동시에 응답을 완료한다. 주변 픽셀 부분에서 액정에 의해 영향받지 않으므로, 중앙 픽셀 전극(101)내 액정은 고속으로 응답한다. 따라서, 동영상을 정확하게 표시할 수 있다.
상기 동작을 가능하게 하기 위해, 서로 다른 신호선 및 주사선을 통한 서로 다른 구동 회로로 서로 다른 타이밍에서 제 1 및 제 2 TFT(103 및 104)를 구동할 필요가 있다. 특정 타이밍의 일예는 제 1 TFT(103)를 구동하는 비디오 신호가 제 2 TFT(104)를 구동하는 비디오 신호로부터 적어도 1 프레임 주기만큼 지연되는데, 이 프레임 주기는 1 프레임 주기의 정수배이다.
제 1 도에서, 주변 픽셀 전극(102)은 중앙 픽셀 전극의 에지부분의 적어도 1/2 을 둘러쌀 필요가 있다. 왜냐하면, 중앙 픽셀 전극(101) 밑에 있고 픽셀 영역 외부의 액정에 인접한 액정 대 전체 주변 영역의 비율이 50%(이 비는 제1도에서 약 25%)를 초과하면, 픽셀 영역의 주변의 액정으로 인한 응답 지연은 주변 픽셀 전극(102)으로 인한 응답을 가속화하는 효과보다 더욱 현저하게 되기 때문이다. 전극(101)은 전극(102)과 떨어져서 배치된다. 이들 전극(101 및 102)간의 갭은 중요한 요소이다.
제 15b 도에서, 전기력선은 전압이 한쌍의 픽셀 전극들간에 인가될 때 픽셀 경계의 외부로 확장된다. 따라서, 픽셀 전극간에 삽입되지 않는 액정 분자도 응답하게 된다. 제 3 도는 인가 전압 및 전극으로부터의 액정 분자의 돌출 길이(protrusion length)(블러드 길이(blurred length))간의 관계를 측정한 결과를 도시한다. 인가된 전압이 5V 일 때, 돌출 길이는 약 4㎛ 이다. 이것은, 5V 를 인가하므로써 픽셀 전극에서 약 4㎛ 거리 만큼 떨어진 액정 분자의 배향이 변화된다는 것을 나타낸다. 중앙 픽셀 전극(101)이 주변 픽셀 전극(102)과 오버랩되지 않는 경우에(제 1 도에 도시) 인가된 전압이 5V 일 때, 전극(101 및 102)간의 갭은 약 4㎛ 이하로 설정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전계를 액정에 인가하는 한 유닛 영역과, 상기 한 유닛 영역의 주변에 인접한 영역의 적어도 1/2 를 차지하는 전극 및 상기 한 유닛 영역의 중앙 부분을 차지하는 전극을 포함하고 상기 한 유닛 영역내에 배열된 다수의 전극을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다. 한 유닛 영역(즉, 최소 디스플레이 단위)은 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)에 의해 하나의 픽셀 영역으로 정의된다.
한 유닛 영역의 중앙 부분을 차지하는 중앙 픽셀 전극(101)을 둘러싸는 영역의 적어도 1/2 을 주변 픽셀 전극(102)이 차지할 필요가 있다. 즉, 전극(102)은 한 유닛 영역의 주변에 인접한 영역의 적어도 1/2 을 차지한다. 제 1 도에서, 전극(101)을 둘러싸는 영역의 약 3/4, 즉 픽셀 영역의 주변에 인접한 영역의 약 3/4 을 전극(102)이 차지한다.
본 발명에 따르면, 전계를 액정에 인가하는 한 유닛 영역과, 상기 한 유닛 영역의 중앙부분을 차지하는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극의 주변의 적어도 1/2 을 둘러싸도록 배치되는 제 2 전극을 포함하고 상기 한 유닛 영역내에 배열된 다수의 전극을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이용 한 유닛 영역과, 전계를 상기 한 유닛 영역의 주변에 인접한 영역의 적어도 1/2 을 차지하는 영역에 인가하는 제 1수단 및 상기 전계가 상기 제 1 수단으로부터 상기 액정에 인가된 후 전계를 상기 한 유닛 영역의 중앙 부분에 인가하는 제 2 수단을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 장치의 일예가 제 1 도에 도시된다. 제 1 도에서 상기 한 유닛 영역은 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 영역(102)을 갖고 한 픽셀 영역에 대응한다. 전극(101)은 한 유닛 영역의 중앙부분을 차지하는 전극이고, 전극(102)은 상기 한 유닛 영역의 주변에 인접한 영역의 약 3/4 을 차지하는 영역에 전계를 인가하는 전극이다.
전계는 주변 픽셀 전극(102)으로부터 액정에 인가된다. 그 후, 원하는 지연과 함께, 전계는 중앙 픽셀 전극(101)으로부터 액정에 인가된다. 여기서, 원하는 타이밍으로 픽셀 영역의 주변에 인접한 영역으로 전계를 순차적으로 인가하고 나서 픽셀 영역의 중앙부분으로 인가하도록 구성할 수 있다. 또한, 픽셀 영역의 주변에 인접한 저속 응답 영역이 우선 응답하도록 한다. 따라서, 전체 픽셀은 균일하게 고속으로 응답한다.
본 발명에 따르면, 전계를 액정의 한 영역의 일부분에 인가하는 수단을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는데, 여기서 인가 수단은 우선 전계를 상기 영역 부분의 주변에 인접한 영역의 적어도 1/2 에 인가하고나서 나머지 영역에 인가한다.
본 발명에 따르면, 전계를 액정의 원하는 영역에 인가하는 수단을 포함하는 디스플레이 장치가 제공되는데, 여기서 인가 수단은 전계를 원하는 영역의 주변에 인접한 영역의 적어도 일부분으로부터 상기 원하는 영역의 중앙부분 및/또는 이 중앙부분의 주변부분으로 순차적으로 인가한다.
본 발명에 따르면, 전계를 액정의 원하는 영역에 인가하는 수단을 포함하는 디스플레이 장치가 제공되는데, 여기서 인가 수단은 전계를 원하는 영역의 주변에 인접한 영역의 적어도 일부분에 인가한 후 전계를 상기 원하는 영역의 중앙부분 및/또는 주변부분에 인가한다.
제 1 도는 전계를 원하는 영역(픽셀 영역)의 주변에 인접한 영역에 인가하는 주변 픽셀 전극(102)과, 전계를 원하는 영역의 중앙부분에 인가하는 중앙 픽셀 전극(101)을 갖는 상기 장치를 도시한다. 전극(102)에 의해 전계가 인가된 후, 전극(101)에 의해 전계가 인가된다. 액정은 원하는 영역(픽셀 영역)의 주변부분에 위치되는 액정으로부터 원하는 영역의 중앙부분에 위치된 액정으로 순차적으로 응답하게 된다. 따라서, 픽셀 영역의 주변부내 액정으로 인한 응답 지연은 보정될 수 있다.
또한 본 발명에서, 주변 픽셀 전극은 중앙 픽셀 전극과 달리 플레인(표면)내에 형성되어 전계가 더욱 손쉽게 중앙 픽셀 영역의 주변부분에 인가되도록 한다.
본 발명에 따르면, 주사선과 신호선이 투명 기판상에 매트릭스 형태로 교차되고, TFT 및 투명 픽셀 전극이 각 교차부에 배치되고, 액정 물질은 상기 투명 기판 및 또 다른 투명 기판간에 삽입되며, 상기 액정 물질에 전압을 인가함으로써 디스플레이가 실행되는 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치게 제공되는데, 여기서 투명 픽셀 전극은 주사선 및 신호선에 의해 둘러싸이는 픽셀 영역의 거의 중앙에 위치되는 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극을 둘러싸는 형태인 제 2 픽셀 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극 각각은 서로 다른 제 1 및 제 2 TFTs에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 TFTs 는 서로 다른 신호선 및 서로 다른 주사선에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로 다른 플레인(표면)에 형성된다.
본 발명에 따르면, 매트릭스 형태의 투명 기판상에 배열된 투명 픽셀 전극을 갖는 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 구동 방법이 제공되는데, 여기서 상기 투명 픽셀 전극 각각은 주사선 및 신호선에 의해 둘러쌓이는 픽셀 영역의 거의 중앙에 위치되는 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극을 둘러싸는 형상인 제 2 픽셀 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극 각각은 서로 상이한 제 1및 제 2 TFT 에 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 TFTs 는 서로 다른 신호선 및 서로 다른 주사선에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로다른 플레인(표면)에 형성되며, 상기 구동 방법은 프레임 메모리로 입력 비디오 신호를 지연하는 단계와, 이 지연된 비디오 신호를 원래 비디오 신호와 비교하는 단계와, 비교 결과로부터 이동 부분을 검출하는 단계 및 이동부분이 검출될 때 제 1 TFT 를 구동하기 위하여 사용되는 비디오 신호의 프레임보다 1 프레임 앞선 비디오 신호를 이용하여 제 2 TFT 를 구동하는 단계를 포함한다.
제 6a 도 및 6b 도는 상기 구성, 즉 능동 매트릭스 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구성을 도시한 것이다. 제 6a 도는 픽셀의 정면도이고 제 6b 도는 제 6a 도의 선 a-a′를 따라서 본 단면도이다.
제 6a 도에서, 종래 픽셀에 대응하는 중앙 픽셀 전극(601)은 투명 기판(610)상에 형성된다. 제 2 픽셀 전극으로서 주변 픽셀 전극(602)은 중앙 픽셀 전극(601)의 주변에 인접하게 형셩되어 이를 둘러싼다. 픽셀 TFTs (603 및 604)는 전극(601 및 602)에 각각 접속된다. 주사선(605 및 606) 및 신호선(607 및 608)은 TFTs(603 및 604) 각각에 접속된다. 구동 회로(도시되지 않음)는 주사선(605 및 606) 및 신호선(607 및 608) 각각에 접속된다. 그러므로, 중앙 픽셀 전극(601) 및 주변 픽셀 전극(602)은 서로 다른 구동 회로에 의해 서로 다른 타이밍으로 구동될 수 있다.
제 6b 도에서, 주변 픽셀 전극(602)은 중앙 픽셀 전극 (601) 밑에 위치되는 층에 형성된다. SiN, Al2O3등으로 이루어진 절연막층(609)은 전극(601)이 형성되는 층 및 전극(602)이 형성되는 층간에 형성된다.
중앙 픽셀 전극(601)과 다른 층에 주변 픽셀 전극(602)을 형성함으로써, 각 전극에 접속된 배선은 서로 전기적으로 절연된 층들 내에 형성된다. 중앙 픽셀 전극(601)에 접속되는 배선 패턴이 절연막(609)상에 형성되기 때문에, 주변 픽셀 전극(602)을 가로지를 수 있다. 따라서, 주변 픽셀 전극(602)은 중앙 픽셀 전극(602)의 주변을 완전하게 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 제 6b 도에서, 전극(601 및 602)은 중앙 픽셀 전극(601)의 주변부에서 서로 오버랩된다. 따라서, 전압은 주변 픽셀 전극(602)에 의해 중앙 픽셀 전극(601)의 주변부분에 인가된다. 또한, 전극(601 및 602)이 서로 오버랩되기 때문에, 제조 공정시 초래되는 정렬 편차는 보상될 수 있다. 이것이 공정 마진을 개선 시킬 수 있다.
동작은 다음과 같다. 전압이 중앙 픽셀 전극(601)에 인가되기 전 주변 픽셀 전극(602)에 인가된다. 이때에, 주변 픽셀 전극(602)의 액정 분자는 자신의 주축이 전기력선과 평행하게 되도록 배향될 뿐만 아니라 중앙 픽셀 전극(601)의 주변 부분에서의 액정 분자 또한 자신의 주축이 전기력선과 평행하게 되도록 자신의 배향을 초기 상태에서 변화시킨다. 이것을 제 1 응답이라고 가정한다.
이제, 전압은 원하는 지연으로 중앙 픽셀 전극(601)에 인가된다. 따라서, 중앙 픽셀 전극(601)내 액정 분자는 자신의 주축이 전기력선과 평행이 되도록 배향된다. 이것을 제 2 응답이라고 가정한다.
이 상태에서, 중앙 픽셀 전극(601)의 주변부분내 액정 분자는 주변 픽셀 전극(602)으로부터 인가된 전압에 이미 응답하였다. 따라서, 전압이 중앙 픽셀 전극(601)에 인가될 때, 균일한 응답이, 주변부분에서 액정의 저속 응답을 발생시킴이 없이, 중앙 픽셀 전극(601)의 전체 부분에서 얻어질 수 있다.
제 1 응답에 필요한 시간 T1및 제 2응답에 필요한 시간 T2는 T1〉T2관계를 갖는다. 이것은, 제 1 응답시, 주변 픽셀 전극(602)내 액정 분자가 주위 액정 분자에 의해 영향을 받는 현상에 기인한 것이고, 이것이 저속 응답을 나타내게 한다.
이제, ΔT=T1-T2라고 정의하자. 본 발명에서, 주변 픽셀 전극(602)에의 전압 인가 시간으로부터 중앙 픽셀 전극(601)에의 전압 인가 시간까지의 기간이 ΔT 와 같다고 설정된다. 이것은 중앙 픽셀 전극(601)의 중앙부분에서의 액정 및 중앙 픽셀 전극(601)의 주변 부분에서 액정이 동시에 응답하는 상태를 실현시킨다. 이 동작 상태는 동영상 디스플레이시 색조 변화 및 움직임을 자연스럽게 하는데 매우 유용하다. 주변 픽셀 전극(602)은 크롬으로 이루어져 블랙 매트릭스로서 작용한다. 이것은 픽셀의 주변 부분에서 액정 분자의 배향 왜곡이 차단되도록 하는 장점을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다수의 픽셀 전극이 배열되는 픽셀 영역을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는데, 상기 픽셀 영역은 자신의 중앙부분을 차지하는 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극의 전체 주변을 둘러쌓도록 형성되는 제 2 픽셀 전극을 갖는다.
이 구성에서, 픽셀 영역은, 예를 들어, 디스플레이의 각 유닛이 매트릭스 형태로 배열되는 영역을 표시한다. 제 6a 도 및 6b 도에서, 전극(601 및 602)에 의해 규정된 영역이 픽셀 영역이다.
본 발명에 따르면, 다수의 픽셀 전극이 배열되는 픽셀 영역을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공되는데, 상기 픽셀 영역은 자신의 중앙 영역을 차지하는 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극의 주변의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치되는 제 2 픽셀 전극을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로 다른 플레인(표면)에 형성된다.
제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로다른 플레인에 형성된다. 특히, 제 1 픽셀 전극의 주변부분은 제 2 픽셀 전극의 일부분과 오버랩된다. 제 6b 도의 구성이 사용될 수 있다. 주변 픽셀 전극(602)은 중앙 픽셀 전극(601)밑의 층에 배치된다. 절연막층(609)은 전극(601)이 형성되는 층 및 전극(602)이 형성되는 층간에 형성된다.
본 발명에서, 픽셀을 구동하는 주변 구동 회로는 폴리실리콘 TFTs 로 구성되는 것이 바람직하다. 이것은 다음과 같은 장점을 제공한다.
(1) 능동 매트릭스의 픽셀 피치를 감소시킨다.
TAB 를 이용하여 능동 매트릭스를 형성하는 경우, 능동 매트릭스의 피치는, TAB가 유리기판에 결합되도록 하는 최소 TAB 피치에 의해 결정된 값보다 더 작아질 수는 없다. 구동 회로가 결합될 때, 매트릭스 피치는, 능동 매트릭스에의 결합이 없기 때문에 작게 만들 수 있다.
(2) 배선 접속의 신뢰도를 개선시킨다.
TAB를 이용시, 수천개의 배선이 능동 매트릭스로부터 외부로 나온다. 따라서, TAB 및 능동 매트릭스 기판간의 접속점에서 접속 실패가 초래될 가능성이 높다. 반면, 구동회로가 기판내에 합체될 때는, 능동 매트릭스 기판의 출력 단자수가 TAB를 이용하는 경우의 단자수보다 약 1/100 이기 때문에, 신뢰도 개선을 기대할 수 있다.
(3) 디스플레이 장치의 크기를 줄일 수 있다.
작은 화면을 갖는 뷰 파인더(view finder)와 같은 디스플레이 장치에서 TAB를 이용시, 구동 회로내 TAB는 능동 매트릭스보다 크게 된다. 이것이 비디오 카메라 등의 용량 감소를 막는다. 구동 회로가 합체되면, 회로폭은 5mm 이하가 된다. 이것이 뷰 파인더와 같은 디스플레이 장치의 크기를 감소시킨다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
[실시예 1]
제 1 도는 본 실시예의 능동 매트릭스 디스플레이장치의 픽셀을 도시한 것이다. 제 1 도에서, 1 픽셀은 종래 단일 부분으로 형성된 것과는 달리 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)에 의해 두 부분으로 분할된다. 전극(101)은 종래 픽셀 전극이다. 전극(102)은 전극(101)의 주변에 인접하여 형성되어 이를 둘러싼다. 픽셀 박막 트랜지스터(TFTs)(103 및 104)는 전극(101 및 102) 각각에 접속된다. 주사선(105 및 106)은 서로 무관하게 TFTs(103 및 104)의 게이트 전극에 접속되고 신호선(107 및 108)은 서로 무관하게 이들 TFTs 의 소스 전극에 접속된다. 독립 구동 회로(도시되지 않음)는 주사선(105 및 106) 및 신호선(107 및 108)에 접속된다.
제 2a 도 및 2b 도는 픽셀 영역의 단면도이다. 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)은 투명 기판 (110)상에 형성된다. 전극(101)과 대향되는 중앙 픽셀 전극 (112) 및 주변 픽셀 전극(102)과 대향되는 주변 픽셀 전극 (113)은 투명 기판(111)상에 형성된다. 액정(분자) (114)은 투명 기판(110 및 111)간에서 실(seal)된다.
영상 디스플레이시, 종래 장치에 대해 서술한 바와 같이 픽셀이 정지 영상을 표시하는 경우 종래 시스템으로도 문제가 초래되지 않는다. 이 경우에, 영상은 종래 픽셀과 동일한 동작을 하는 중앙 픽셀 전극(101)에 의해 디스플레이된다.
동영상 디스플레이시, 이 실시예는 서로다른 타이밍으로 두가지 타잎의 픽셀 전극을 구동하므로써 디스플레이 속도를 증가시킨다.
주변 액정과 접촉하는 중앙 픽셀 전극(101)의 경계상의 액정의 동작 속도를 개선시키기 위하여, 주변 픽셀 전극(102)이 제공되고 전계가 전극(101)에 의해 액정에 인가되기전 전극 (102)에 의해 액정에 인가된다. 이것은 전계가 전극(101)으로부터 인가될 때 중앙 액정이 주변 액정에 의해 영향받는 것을 방지하기 위한 것이다.
동영상 디스플레이시, 우선 전압은 주변 픽셀 전극 (102 및 113)에만 인가된다. 제 2b 도는 전계가 전극(102 및 113)에 의해서만 인가되는 상태에서 전기력선(115)을 도시한 것이다. 제 2b 도에서, 전기력선(115)이 또한 주변 픽셀 전극의 외부에서 작용하기 때문에, 전극(102 및 113)간에 위치되는 액정 분자(114) 뿐만 아니라 중앙 픽셀 전극(101 및 112)의 주변 부분에 인접하여 위치된 액정 분자(114) 또한 응답하여 자신들의 배향을 변화시킨다.
그후에, 전계는 중앙 픽셀 전극(101 및 112)간에 위치되는 액정 분자(114)에 인가된다. 제 2a 도는 이 상태의 액정 분자를 도시한다. 중앙 픽셀 전극(101 및 112)의 주변 부분에 인접한 액정 분자(114)가 이미 응답하고 있기 때문에, 전극(101 및 112)간에 위치되는 액정 분자(114)는 어떤 전극(101, 102, 112 및 113)도 존재하지 않는 영역에서 액정 분자(114)에 의해 영향받음이 없이 매끄럽게 응답할 수 있다.
이 실시예에서, 중앙 픽셀 전극(101 및 112) 및 주변 픽셀 전극(102 및 113)이 서로 이격되어 있지만, 이들 전극간의 갭은 중요하다.
제 2b 도에서, 전계가 한쌍의 픽셀 전극(102 및 113)간에 인가될 때, 전기력선(115) 부분은 픽셀 전극(102 및 113)의 경계 외부로 확장되어 액정 분자(14)를 픽셀 전극(102 및 115)의 경계 외부로 확장시킨다. 제 3 도는 인가된 전압 및 전극으로부터의 액정 분자의 돌출 길이(블러드된 길이)간의 관계에 관한 측정 결과를 도시한 것이다. 인가된 전압이 5V 일때, 돌출 길이는 약 4㎛ 이다. 이것은 5V를 인가하므로써 픽셀 전극과 약 4㎛ 거리 만큼 떨어져 있는 액정 분자의 배향이 변화된다는 것을 표시한다. 인가된 전압이 제 1 도에서 5V 일때, 중앙 픽셀 전극(101) 및 주변 픽셀 전극(102)간의 갭은 약 4㎛ 이하로 설정된다. 액정 디스플레이 장치에 대한 현재 포토리소그래픽의 해상도에서, 4㎛ 의 갭이 얻어질 수 있다.
[실시예 2]
이 실시예는 디스플레이의 유닛이 두가지 타잎의 픽셀 전극을 갖는 픽셀 매트릭스의 구동 방법에 관한 것이다. 제 4a 도 및 4 b 도는 이 실시예에서 주변회로 및 픽셀 매트릭스를 도시한다. 픽셀은 제 1 실시예와 동일한 구조이다. 따라서, 중앙 픽셀 및 주변 픽셀을 서로 무관하게 동작시키기 위하여, 구동회로는 각각 제공될 필요가 있다. 일반적으로, 구동회로는 신호선 구동 회로 및 주사선 구동 회로를 갖는다. 신호선 구동 회로 및 주사선 구동 회로 모두는 각 픽셀 영역에서 하나의 TFT 를 구동시킨다.
서로 상이하게 동작하는 두개의 TFTs 가 중앙 픽셀 영역 및 주변 픽셀 영역 각각에 제공되기 때문에, 적어도 두 세트의 신호선 구동 회로 및 주사선 구동 회로가 필요로 된다.
제 4a 도의 픽셀 매트릭스(401)에서, 제 1 도 및 2a 도 및 2b 도의 중앙 픽셀 전극 및 주변 픽셀 전극을 각각 갖는 픽셀은 매트릭스 형태로 배열된다. 중앙 픽셀 전극에 접속된 TFTs 를 제어하기 위하여, 신호선 구동 회로(402) 및 주사선 구동 회로(404)는 신호선 및 주사선을 통해서 픽셀 매트리스(401)에 접속된다. 또한, 주변 픽셀 전극에 접속된 TFTs 를 제어하기 위하여, 신호선 구동 회로(403) 및 주사선 구동 회로(405)는 신호선 및 주사선을 통해 픽셀 매트릭스(401)에 접속된다. 구동 회로(402 내지 405)는 픽셀 매트릭스의 4 개의 측면을 둘러싸도록 배열 된다. 이동 검출 회로(406)는 신호선 구동 회로(402 및 403)에 접속된다.
제 4b 도는 제 4a 도의 실시예의 수정된 버젼을 도시한 것이다. 즉, 신호선 구동 회로(402 및 403)는 동일한 측면상에 제공되고 주사선 구동 회로(404 및 405)는 또한 동일한 측면상에 제공되고 구동 회로(402 내지 405)는 픽셀 매트릭스(401)의 두 측면에 인접하게 배열된다.
제 5 도는 디스플레이 신호를 신호선 구동 회로(402 및 403)에 공급하는 시스템을 도시한 것이다. 입력 비디오 신호는 디지탈 신호이고 처리된 신호는 또한 디지탈 신호로서 출력된다.
영상 신호가 프레임 메모리(407) 및 이동 검출 회로 (406)에 입력된다. 프레임 메모리(407)의 출력은 이동 검출 회로(406)와, 신호선 구동 회로(403) 및 프레임 메모리(408)에 접속된다. 프레임 메모리(408)의 출력은 신호선 구동 회로(402)에 접속된다.
시스템 동작이 이하에 설명된다. 영상 신호는 프레임 메모리(407)에 입력되어 1 프레임 영상 데이타가 기억된다. 다음, 프레임 메모리(407)의 영상 데이타는 프레임 메모리(408)에 입력되어 기억된다. 이때에, 새로운 영상 데이타가 프레임 메모리(407)에 기억된다. 따라서, 프레임 메모리(407)의 영상 데이타는 프레임 메모리(408)에 기억된 프레임보다 1 프레임 앞서 있다.
영상 데이타의 움직임은 이동 검출 회로(406)에 의해 검출된다. 이동 검출 회로(406)는 영상 신호를 직접 수신할 뿐만 아니라 프레임 메모리(407)에 기억된 영상 데이타를 수신한다. 이동 검출 회로(406)는 감산 처리에 의해 두개의 수신된 영상 데이타간의 차 데이타를 얻어 이 차 데이타로부터 잡음을 제거하여 차 데이타가 움직임을 나타내는지를 결정한다.
차 데이타가 움직임을 나타내면, 이동 검출 회로(406)는 이동 검출 신호를 신호선 구동 회로(403)에 공급한다. 이동 검출 신호를 수신시, 회로(403)는 TFTs 를 구동하여 프레임 메모리(407)에 기억된 영상 데이타를 주변 픽셀 전극에 기록하고 나서 신호선 구동 회로(402)는 TFTs 를 구동하여 프레임 메모리(408)에 기억된 데이타를 중앙 픽셀 전극에 기록한다. 프레임 메모리(407)의 영상 데이타가 프레임 메모리 (408)의 프레임보다 1 프레임 앞서 있을지라도, 상기 프레임의 영상 데이타는 중앙 픽셀 전극보다 1 프레임 앞서 영상 데이타를 주변 픽셀 전극에 기록하므로써 동시에 주변 및 중앙 픽셀 전극에 기록될 수 있다. 따라서, 주변 부분에서의 디스플레이 지연이 방지될 수 있다.
두개의 프레임 메모리(407 및 408)에 영상 데이타를 기억시킴으로써, 중앙 픽셀 전극에 기록되는 영상 데이타는 지연될 수 있다. 따라서, 픽셀의 중앙 부분 및 주변 부분간의 응답차가 존재하지 않으므로써 이동 영상을 정확하게 디스플레이 한다.
제 5 도에서, 디지탈 신호 처리가 수행된다. 영상 신호가 아날로그 신호인 경우엔 문제가 초래되지 않는다. 이 경우에, 영상 신호는 아날로그/디지탈(A/D) 변환기에 의해 디지탈 신호로 변환된후 프레임 메모리(407 및 408)에 입력되고 영상 신호는 디지탈/아날로그(D/A) 변환기에 의해 아날로그 신호로 변환된후 신호선 구동 회로(402 및 403)에 입력된다.
[실시예 3]
이 실시예는 제 1 실시예의 수정된 버젼이다. 중앙 픽셀 전극 및 주변 픽셀 전극은 서로 오버랩되도록 배열된다. 픽셀은 한쌍의 투명 유리 기판간에 네마틱 액정 물질을 삽입하여 형성된다.
제 6a 도는 단일 픽셀 영역의 정면도이고 제 6b 도는 제 6a 도의 선 a-a′을 따라서 본 단면도이다. 제 7a 도 및 7b 도는 액정 디스플레이 장치의 픽셀 영역의 단면도인데, 제 7a 도는 전기력선을 도시하고 제 7b 도는 액정 분자의 배향을 도시한다.
제 6a 도에서, 중앙 픽셀 전극(601)은 종래 픽셀에 대응한다. 주변 픽셀 전극(602)은 전극(601) 주변에 인접하여 형성되어 이를 둘러싼다. 픽셀 TFTs(603 및 604)는 전극(601 및 602) 각각에 접속된다. 주사선(605 및 606)은 TFTs(603 및 604)의 게이트 전극에 접속되고 신호선(607 및 608)은 이들 TFTs 의 소스 전극에 접속된다. 독립 구동 회로(도시되지 않음)는 주사선(605 및 606) 및 신호선(607 및 608)에 접속된다.
제 6b 도에서, 주변 픽셀 전극(602)은 중앙 픽셀 전극 (60) 밑에 형성되고 절연막층(609)은 중앙 픽셀 전극(601)이 형성되는 층 및 주변 픽셀 전극(602)이 형성되는 층간에 형성된다.
액정 디스플레이 장치의 능동 매트릭스 패널을 제조하는 방법이 후술된다.
코닝 #7059 유리 기판(두께: 1.1mm) 또는 #1713 유리 기판(두께: 1.1mm)이 투명 기판(610)으로서 사용된다. 픽셀 전극, 주변 픽셀 전극 및 중앙 픽셀 전극을 구동하는 TFTs는 투명 기판(610)상에 형성된다. 필요한 픽셀수가 매트릭스 형태로 형성된다.
1,000Å 두께의 크롬막은 스퍼터링에 의해 투명 기판(610)상에 형성되고 패터닝되어 주변 픽셀 전극(602)을 형성한다. 전극(602)은 또한 블랙 매트릭스로서 동작한다. 전극(602) 및 TFT(604)를 접속하는 배선 패턴(도시되지 않음)은 전극(602)을 형성하는 시간 또는 그 전, 후에 형성된다.
절연막(609)은 스퍼터링에 의해 알루미늄 산화막을 형성하고 패터닝함으로써 주변 픽셀 전극(602)상에 형성된다. 절연막(609)은 실리콘 질화물로 형성된다.
100-Å-두께의 ITO(인듐 주석 산화물) 막은 스퍼터링에 의해 절연막(609)상에 형성되고 패터닝되어 중앙 픽셀 전극 (601)을 형성한다. 전극(601)을 TFT(603)에 접속하는 배선 패턴이 전극(601) 형성시 또는 그 전, 후에 형성된다.
상기 단계에서, 중앙 픽셀 전극(601)과 TFT(603)를 접속하는 배선이 절연막(609)상에 형성되고 주변 픽셀 전극 (602)과 TFT(604)를 접속하는 배선이 절연막(609) 밑에 형성되도록 하는 것이 중요하다. 따라서, 중앙 픽셀 전극(601) 및 주변 픽셀 전극(601)은 서로 오버랩되고 전극(602)은 전극 (601)을 둘러싸도록 배열 된다.
주변 구동 회로 영역등은 상세히 설명되지 않았지만 TFTs 를 이용하므로써 투명 기판(610)상에 형성된다.
코닝 #7059 유리 기판(두께: 1.1mm) 또는 #1737 유리 기판(두께: 1.1mm)이 투명 기판(611)으로서 사용된다. 투명 기판(610)상에 형성된 중앙 픽셀 전극(601) 및 주변 픽셀 전극(602)과 직면하는 대향 전극이 투명 기판(611)상에 형성된다.
1000-Å-두께의 크롬막은 스퍼터링에 의해 투명 기판(611)상에 형성되고 패터닝되어 주변 픽셀 전극(602)과 대향되는 주변 픽셀 전극(612)을 형성한다. 전극(612)은 또한 블랙 매트릭스로서 동작한다. 알루미늄 산화막은 스퍼터링에 의해 전극(612)상에 형성되고 패터닝되어 절연막(613)을 형성한다. 1000-Å-두께의 ITO 막은 스퍼터링에 의해 절연막 (613)상에 형성되고 패터닝되어 중앙 픽셀 전극(601)의 대향 전극으로서 중앙 픽셀 전극(614)을 형성한다. 전극(614)은 패터닝함이 없이 전체 표면상에 형성될 수 있다.
액정 디스플레이 장치를 구성하는 한쌍의 투명 기판은 상기 공정에 의해 완성된다.
다음에, 액정 물질의 배향을 제어하는 배향막(도시되지 않음)은 액정 물질과 접촉하게 되는 투명 기판(610 및 611)의 표면상에 형성된다. 배향막을 얻기 위하여, 폴리이미드 수지가 형성되어 러빙 처리(rubbing treatment)된다. 이 실시예에서, TN 형을 제공하기 위하여, 투명 기판(610 및 611)에 대한 러빙 방향은 90°이다.
투명 기판(610 및 611)은 에폭시 접착제로 함께 접착되어 간격을 제공한다. 투명 기판(610 및 611)간의 간격은 5.0-㎛ 직경을 갖는 구형 스페이서(spherical spacers)에 의해 제어된다. 액정 물질은 예를 들어 진공 주입에 의해 투명 기판(610 및 611)간에 주입된다.
정지 영상을 디스플레이시, 중앙 픽셀 전극(610 및 614)은 종래 경우와 동일한 방식으로 구동된다. 영상은 종래 픽셀 전극과 동일한 동작을 하는 전극(601 및 614)으로 디스플레이된다.
동영상을 디스플레이하는 경우, 두가지 타잎의 픽셀 전극은 서로 다른 타이밍으로 구동되어 디스플레이 속도를 증가시킨다. 상기 목적을 위해, 전압은 주변 픽셀 전극에 의해 액정에 인가되고, 지연된 타이밍으로 전압은 중앙 픽셀 전극에 의해 액정에 인가된다.
제 7a 도 및 7b 도는 전압이 투명 기판(610 및 611)내 주변 픽셀 전극(602 및 612)간에만 인가되는 상태를 도시한 것인데, 제 7a 도는 전기력선(615)을 도시하고 제 7b 도는 액정 분자(616)를 도시한다.
전압이 중앙 픽셀 전극(601 및 614)간에 인가되기전 주변 픽셀 전극(602 및 612)간에 인가되기 때문에, 중앙 픽셀(전극) 영역의 주변 부분에 위치되는 액정 분자 부분은 자신의 분자 주축의 방향을 초기 배향에서 전기력선(615)을 따른 방향으로 변화시킨다.
그후, 원하는 지연과 함께, 전압은 중앙 픽셀 전극(601 및 614)에 의해 인가된다. 이 상태에서, 중앙 픽셀 영역의 주변 부분내 액정 분자는 이미 주변 픽셀 전극(602 및 612)간에 인가된 전압에 응답하였다. 따라서, 액정 분자가 주변 부분내 액정 분자의 응답을 지연시킴이 없이 전극(601 및 614)에 의해 인가되는 전압에 의해 응답하기 때문에, 중앙 픽셀 영역에서 전체 액정 분자는 균일하게 응답할 수 있다.
이 실시예에서, 주변 픽셀 전극(602 및 612)은 크롬으로 이루어져 블랙 매트릭스로서 또한 사용된다. 이것은 주변 픽셀 전극 (602 및 612) 및 중앙 픽셀 전극(601 및 614)이 서로 다른 타이밍으로 구동되는 경우에도 주변 픽셀 영역에서 액정 분자의 배향 왜곡이 방지되도록 하는 장점이 있다.
제 6a 도 및 6b 도 및 제 7a 도 및 7b 도의 픽셀 전극을 구동하기 위하여, 실시예 2 의 구동 회로가 사용된다.
중앙 픽셀 전극 및 주변 픽셀 전극이 서로 무관하게 구동될 때, 제 8 도의 구성이 사용될 수 있다. 제 8 도에서, 제 6a 및 6b 도와 동일한 번호는 동일한 구성 요소를 표시한다.
픽셀 TFT(603)는 중앙 픽셀 전극(601)에 접속되고 픽셀 TFT(604)는 주변 픽셀 전극(602)에 접속된다. TFTs(603 및 604)의 게이트 전극은 동일한 주사선(605)에 접속되고 이들의 소스 전극은 서로 다른 신호선(607 및 608)에 접속된다.
TFTs(603 및 604)가 공통 신호선(605)에 접속되기 때문에, 단지 하나의 주사선 구동 회로만을 제공하여도 종래 경우와 같이 픽셀을 구동시킬 수 있다. 제 9 도의 구성은 제 4a 도의 구성에 대응한다.
두개의 신호선 구동 회로(902 및 903) 및 주사선 구동 회로(904)는 픽셀 매트릭스(901)의 세개의 측면을 둘러싸도록 배열되고 이에 접속된다. 이동 검출 회로(906)는 회로(902 및 903)에 접속된다.
주사선 구동 회로가 통상적으로 사용되지만, 신호선 구동 회로(902 및 903)는 서로 다른 비디오 신호를 중앙 픽셀 전극 (601) 및 주변 픽셀 전극(602)에 공급할 수 있다. 따라서, 실시예 2에서 처럼, 비디오 영상이 이동 성분을 포함하는지를 이동 검출 회로(906)로 결정하고 중앙 픽셀 전극(601) 및 주변 픽셀 전극(602)을 독립적으로 제어하므로써 정지 영상 및 동영상 둘 다를 만족스럽게 디스플레이 할 수 있다.
픽셀 오프닝(개구)비는 제 8 도의 구성에 의해 증가 되는데, 왜냐하면 TFTs(603 및 604)의 배열은 제 6 도와 비교하여 간단하게 되고 동일한 픽셀수에 필요한 주사선수가 1/2 로 될 수 있기 때문이다.
상술된 바와 같이, 본 발명에서; 픽셀은 중앙 픽셀 영역 및 주변 픽셀 영역으로 분할되고 주변 픽셀 영역은 영상이 고속 동작을 필요로 할 때 중앙 픽셀 영역보다 일찍 구동된다. 따라서, 본 발명은 중앙 픽셀 영역의 동작 속도가 증가되는 장점이 있다. 결과적으로, 액정 디스플레이 장치의 동작 속도는 증가되는데, 이것이 사용자에게 고화질의 영상 디스플레이를 제공할 수 있게 한다.

Claims (28)

  1. 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투명 기판중 하나의 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선 및 주사선의 교차부에 배열된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극과; 상기 투명 기판들간에 배치된 액정 물질을 포함하며, 각 투명 픽셀 전극은 상기 신호선 및 주사선으로 분할된 영역들 중 하나의 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극을 둘러싸는 제 2 픽셀 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속되는, 능동 매트릭스 형 액정 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 구동 회로를 더 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는, 상기 제 1 및 제 2 신호선과 상기 제 1 및 제 2 주사선을 통해 서로 다른 타이밍으로 제 1 및 제 2 구동 회로에 의해 구동되는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제 1 구동 회로는, 상기 제 2 구동 회로를 동작하기 위해 사용되는 제 2 비디오 신호의 지연시간 보다 긴 적어도 1 프레임 기간에 대응하는 지연 시간을 갖는 제 1 비디오 신호로 동작되고, 상기 제 1 비디오 신호의 지연 시간은 1 프레임 기간의 n배(n은 정수)인 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 2 구동 회로는 비디오 신호가 이동 성분을 포함할 때 상기 제 2 비디오 신호로 동작되는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  5. 한쌍의 투명 기판과, 상기 투명 기판중 하나의 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과, 상기 신호선 및 주사선의 교차부에 배열된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극과, 상기 투명 기판간에 배치된 액정 물질을 포함하며, 각 투명 픽셀 전극은 상기 주사선 및 신호선에 의해 분할되는 영역들중 하나의 영역의 중앙 부분에 배열되는 제 1 픽셀 전극과 상기 제 1 픽셀 전극을 둘러싸는 제 2 픽셀 전극을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속되는 디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서, 입력되는 비디오 신호를 원래 비디오 신호와 비교하는 단계와; 비교 결과에 따라서 이동 성분이 검출되는지 여부를 결정하는 단계와; 상기 이동 성분이 검출될 때, 상기 비디오 신호가 입력되기 전에 수신된 이전 비디오 신호(previous video signal)로 상기 제 1 박막 트랜지스터를 구동하는 단계와; 상기 이동 성분이 검출될 때, 상기 입력 비디오 신호로 상기 제 2 박막 트랜지스터를 구동하는 단계를 포함하며; 상기 입력 비디오 신호 및 상기 이전 비디오 신호간의 기간은 1 프레임 기간 이상인, 디스플레이 장치 구동 방법.
  6. 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투명 기판들중 하나의 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선 및 주사선의 교차부에 배열된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극 영역과; 상기 투명 기판간에 배치된 액정 물질을 포함하며; 각 투명 픽셀 전극 영역은, 전계를 상기 액정 물질에 인가하고, 상기 투명 픽셀 전극 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 전극 및 상기 투명 픽셀 전극 영역의 주변 부분에 배열된 제 2 전극을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투명 기판들중 하나의 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선 및 주사선의 교차부에 배열된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극 영역과; 상기 투명 기판들간에 배치된 액정 물질을 포함하며; 각 투명 픽셀 전극 영역은, 전계를 액정 물질에 인가하고, 상기 투명 픽셀 전극 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 전극과 상기 제 1 전극을 둘러싸도록 배열되는 제 2 전극을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투명 기판들중 하나의 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선 및 주사선의 교차부에 배열된 다수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극과; 상기 투명 기판간에 배치된 액정 물질을 포함하며; 각 투명 픽셀 전극은 상기 신호선 및 주사선에 의해 분할되는 영역들중 하나의 영역의 중앙 부분에 배열되는 제 1 픽셀 전극 및 상기 제 1 픽셀 전극을 둘러싸는 제 2 픽셀 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로 다른 표면상에 형성되는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서, 구동 회로를 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는, 상기 제 1 및 제 2 신호선과 상기 제 1 및 제 2 주사선을 통해 서로 다른 타이밍으로 제 1 및 제 2 구동 회로에 의해 구동되는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 1 구동 회로는 상기 제 2 구동 회로를 동작하기 위해 사용되는 제 2 비디오 신호의 지연 시간보다 긴 적어도 1 프레임 기간에 대응하는 지연 시간을 갖는 제 1 비디오 신호로 동작되고, 상기 제 1 비디오 신호의 지연 시간은 1 프레임 기간의 n배(n은 정수)인 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 2 구동 회로는 비디오 신호가 이동 성분을 포함할 때 상기 제 2 비디오 신호로 동작되는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이 장치.
  12. 액정 디스플레이 장치에 있어서; 다수의 픽셀 영역과; 상기 픽셀 영역을 구동하는 구동 회로를 포함하며; 각 픽셀 영역은; 상기 픽셀 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 픽셀 전극과; 상기 제 1 픽셀 전극의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배열되는 제 2 픽셀 전극을 포함하는, 액정 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 서로 다른 표면상에 형성되는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제 1 픽셀 전극은 상기 제 2 픽셀 전극을 오버랩하는 액정 디스플레이 장치.
  15. 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투면 기판중의 한 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차되는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선과 주사선의 교차부에 배열된 복수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극 영역과; 상기 투명 기판들 사이에 배치된 액정 물질을 포함하며; 각 투명 픽셀 전극 영역은, 상기 액정 물질에 전계를 인가하고, 상기 투명 픽셀 전극 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 전극과 상기 투명 픽셀 전극 영역의 주변 부분에 배열된 제 2 전극을 포함하며; 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 서로를 오버랩하며; 상기 제 1 및 제 2 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속되는, 디스플레이 장치.
  16. 디스플레이 장치에 있어서; 한쌍의 투명 기판과; 상기 투명 기판 중의 한 기판상에 형성되고 매트릭스 형태로 교차하는 신호선 및 주사선과; 상기 신호선과 주사선의 교차부에 배열된 복수의 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터에 접속된 투명 픽셀 전극 영역과; 상기 투명 기판들 사이에 배치된 액정 물질과; 상기 투명 픽셀 전극 영역은, 상기 액정 물질에 전계를 인가하고, 상기 투명 픽셀 전극 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 전극과 상기 제 1 전극을 둘러싸도록 배열된 제 2 전극을 포함하며; 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 서로를 오버랩하며; 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속된, 디스플레이 장치.
  17. 액정 디스플레이 장치에 있어서; 복수의 픽셀 영역과; 상기 픽셀 영역을 구동하기 위한 구동 회로를 포함하며; 각 픽셀 영역은; 상기 픽셀 영역의 중앙 부분에 배열된 제 1 픽셀 전극과; 상기 제 1 픽셀 전극의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배열된 제 2 전극을 포함하며; 상기 제 1 픽셀 전극과 제 2 픽셀 전극은 서로를 오버랩하며; 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터에 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선에 접속되는, 액정 디스플레이 장치.
  18. 디스플레이 장치에 있어서; 두 개의 주사선과; 두 개의 신호선과; 중앙 픽셀 전극과 상기 중앙 픽셀 전극을 둘러싸는 주변 픽셀 전극을 가진 픽셀과; 소스와 드레인 중 하나가 상기 주변 픽셀 전극에 접속되고, 상기 소스와 드레인 중 다른 하나가 상기 두 개의 신호선중 하나에 접속되며, 게이트 전극이 상기 두 개의 주사선 중 하나에 접속된 제 1 트랜지스터와; 소스와 드레인 중 하나가 상기 중앙 픽셀 전극에 접속되고, 상기 소스와 드레인 중 다른 하나가 상기 두 개의 신호선 중 다른 하나에 접속되고, 게이트 전극이 상기 주사선 중 다른 하나에 접속된 제 2 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 주변 픽셀 전극은 상기 중앙 픽셀 전극의 적어도 두측면을 둘러싸는 디스플레이 장치.
  20. 중앙 픽셀 전극과 상기 중앙 픽셀 전극을 둘러싸는 주변 픽셀 전극을 포함하는 픽셀을 가진 디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서; 소스와 드레인 중 하나가 상기 주변 픽셀 전극에 접속되고, 상기 소스와 드레인 중 다른 하나가 두 개의 신호선중 하나에 접속되며, 게이트 전극이 두 개의 주사선 중 하나에 접속된 제 1 트랜지스터를 통해, 상기 주변 픽셀 전극에 제 1 전계를 인가하는 단계와; 소스와 드레인 중 하나가 상기 중앙 픽셀 전극에 접속되고, 상기 소스와 드레인중 다른 하나가 상기 두 개의 신호선 중 다른 하나에 접속되고, 게이트 전극이 상기 주사선 중 다른 하나에 접속된 제 2 트랜지스터를 통해, 상기 중앙 픽셀 전극에 제 2 전계를 인가하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치 구동방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 주변 전극은 상기 중앙 픽셀 전극의 적어도 두 측면을 둘러싸는, 디스플레이 장치 구동방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제 1 전계가 상기 제 1 트랜지스터를 통해 상기 주변 픽셀 전극에 인가된 후, 상기 제 2 전계가 상기 제 2 트랜지스터를 통해 상기 중앙 픽셀 전극에 인가되는, 디스플레이 장치 구동방법.
  23. 디스플레이 장치에 있어서, 중앙 픽셀 전극과, 상기 중앙 픽셀 전극을 둘러싸는 주변 픽셀 전극을 포함하는 픽셀을 포함하며; 상기 중앙 픽셀 전극은 투명한 물질을 포함하며; 상기 주변 픽셀 전극은 금속을 포함하는, 디스플레이 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 투명 물질은 인둠 주석 산화물(indium tin oxide)을 포함하는 디스플레이 장치.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 주변 픽셀 전극은 블랙 매트릭스로 동작하는 디스플레이 장치.
  26. 디스플레이 장치에 있어서, 중앙 픽셀 전극과, 상기 중앙 픽셀 전극을 둘러싸는 주변 픽셀 전극을 포함하는 픽셀을 포함하고; 상기 중앙 및 주변 픽셀 전극은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터와 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터는 제 1 및 제 2 신호선과 제 1 및 제 2 주사선과 접속되며; 상기 중앙 픽셀 전극은 투명 물질을 포함하며; 상기 주변 픽셀전극은 금속을 포함하는 디스플레이 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 투명 물질은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide)을 포함하는 디스플레이 장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 주변 픽셀 전극은 블랙 매트릭스로 동작하는 디스플레이 장치.
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